一种微金属涡流式接近开关传感器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种微金属涡流式接近开关传感器，包括：接近敏感元件；与所述接近敏感元件相连，控制所述接近敏感元件灵敏度的灵敏度电路和产生高频磁场的高频振荡电路；与所述高频振荡电路相连，进行开关输出的输出开关电路；与所述输出开关电路相连接，进行工作指示的输出指示电路。本发明通过非接触传感器来透过外层盒皮纸检测新型铝箔纸中含有的微量金属，通过调节电位器灵敏度电路RP2能改变接近敏感元件变压器的磁场强度，使他具有更远检测距离和反应灵敏度，从而实现对长距离和微弱金属材料接近时，控制开关的通或断。
【专利说明】一种微金属涡流式接近开关传感器
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关元件【技术领域】，更具体的说，是涉及一种微金属涡流式接近开关传感器。
【背景技术】
[0002]自烟草进入“品牌竞争时代”开始，印金、烫金、电化铝烫印、激光全息包装材料(激光全息镀铝、镀银、镀金膜、真空镀铝纸和真空喷铝纸)、镭射烫金膜等技术被各卷烟厂陆续采用，使条烟的纸皮含有微量金属成分；另外，在国家环保、节能、降耗理念号召下，为降低生产成本，并使原材料更符合环保的要求，不少烟厂采用了一种新型铝纸作为小包烟的内衫纸。
[0003]目前烟草企业主流包装机，在包装过程中，先采用的电感式接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，其由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流，此涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。但选用了新型铝纸后，由于其金属含量极低，约为原来铝纸的1/200，用万用表欧姆档测其阻值无穷大，因此采用电感原理来检测烟包的传感器就会因为新型环保内衬纸金属含量极低而失效，这样就造成现在市场现有感应式电子开关无法正常检测条烟盒内小包的铝箔纸(仅含有微量金属成分)，进而不能控制开关的通或断。
[0004]因此，能够通过非接触传感器来实现透过外层盒皮纸检测新型铝箔纸中含有微量金属，进而控制开关的通或断，是本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种微金属涡流式接近开关传感器，以克服现有技术中由于选用的新型铝纸其金属含量极低，造成现在市场现有感应式电子开关无法正常检测条烟盒内小包的铝箔纸(仅含有微量金属成分)，进而不能控制开关的通或断的问题。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]—种微金属涡流式接近开关传感器，包括:
[0008]接近敏感元件；
[0009]与所述接近敏感元件相连,控制所述接近敏感元件灵敏度的灵敏度电路和产生高频磁场的闻频振荡电路；
[0010]与所述闻频振荡电路相连，进行开关输出的输出开关电路；
[0011]与所述输出开关电路相连接，进行工作指示的输出指示电路。
[0012]优选的，所述接近敏感元件为三线圈变压器T，包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈包括线圈ul和线圈u2,所述次级线圈包括绕在磁敏感材料上的线圈el。
[0013]优选的，所述高频振荡电路包括开关管VT1、所述三线圈变压器T的线圈ul和u2、电容C1-C3、电阻R1-R2组成，其中，所述开关管VTl的基极经过所述电容C2与所述线圈ul的负极相连，所述开关管VTl的集电极直接与所述线圈u2的负极相连，所述开关管VTl的接地，并与所述线圈ul的正极相连，所述线圈u2的正极与所述Rl和R2的公共端相连，所述电容C3的一端与所述开关管VTl的基极相连，另一端接地，所述电容Cl两端分别与所述线圈ul和所述线圈u2的负极相连。
[0014]优选的，所述灵敏度电路包括所述三线圈变压器T的次级线圈、电阻R9-R11、滑动变阻器RP2和电容CS组成，其中，所述电阻R9、滑动变阻器RP2和所述电阻RlO串联，并与所述电容并联，其一端与所述圈变压器T的次级线圈的负极相连，另一端与所述电阻Rll的一端相连，所述电阻Rll的另一端与所述三线圈变压器T的次级线圈的正极相连。
[0015]优选的，所述输出开关电路包括开关管VT2、电容C4-C5以及电阻R3-R4及电阻R7组成，其中，所述电容C4的一端与所述开关管VTl的集电极相连，另一端与所述开关管VT2的基极相连，所述电阻R3的一端与所述开关管VT2的基极相连，另一端接地，所述开关管VT2的发射极接地，所述开关管VT2的集电极与所述电阻R4相连，并与所述电容C5的一端相连，所述电容C5的另一端接地，所述电阻R7的一端与所述输出开关电路相连，另一端与输出电压端相连。
[0016]优选的，所述输出指示电路包括电阻R5-R6、开关管VT3和发光二极管VDl组成，其中，所述电阻R5的一端与所述开关管VT2的集电极相连，另一端与所述开关管VT3的基极相连，所述开关管VT3的集电极经过电阻R6与所述电阻R4相连，所述开关管VT3的发射极经过所述发光二极管VDl接地。
[0017]优选的，还包括:
[0018]与所述指示电路相连，进行电源保护的电源保护电路。
[0019]优选的，所述电源保护电路包括二极管VD2-VD3和电阻R8，其中，所述电阻R8的一端与所述二极管VD3的负极相连，所述二极管VD3的正极与12V电源相连，所述二极管VD2的正极与所述电阻R8相连，负极接地。
[0020]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种微金属涡流式接近开关传感器，包括:接近敏感元件；与所述接近敏感元件相连，控制所述接近敏感元件灵敏度的灵敏度电路和广生闻频磁场的闻频振荡电路；与所述闻频振荡电路相连，进行开关输出的输出开关电路；与所述输出开关电路相连接，进行工作指示的输出指示电路。本发明通过非接触传感器来透过外层盒皮纸检测新型铝箔纸中含有的微量金属，通过调节电位器灵敏度电路RP2能改变接近敏感元件变压器的磁场强度，使他具有更远检测距离和反应灵敏度，从而实现对长距离和微弱金属材料接近时，控制开关的通或断。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0022]图1为本发明实施例公开的一种微金属涡流式接近开关传感器结构示意图；
[0023]图2为本发明实施例公开的一种微金属涡流式接近开关传感器的内部电路结构示意图；[0024]图3为本发明实施例公开的另一种微金属涡流式接近开关传感器结构示意图；
[0025]图4为本发明实施例公开的另一种微金属涡流式接近开关传感器的内部电路结构示意图；
[0026]图5为本发明实施例公开的一种微金属涡流式接近开关传感器的三线圈变压器及电容电阻方式的内部电路结构示意图；
[0027]图6为本发明实施例公开的一种微金属涡流式接近开关传感器的三线圈变压器及电容方式的内部电路结构示意图；
[0028]图7为本发明实施例公开的一种微金属涡流式接近开关传感器的三线圈变压器及电阻方式的内部电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]本发明公开了一种微金属涡流式接近开关传感器，包括:接近敏感元件；与所述接近敏感元件相连，控制所述接近敏感元件灵敏度的灵敏度电路和产生高频磁场的高频振荡电路；与所述闻频振荡电路相连，进行开关输出的输出开关电路；与所述输出开关电路相连接，进行工作指示的输出指示电路。本发明通过非接触传感器来透过外层盒皮纸检测新型铝箔纸中含有的微量金属，通过调节电位器灵敏度电路RP2能改变接近敏感元件变压器的磁场强度，使他具有更远检测距离和反应灵敏度，从而实现对长距离和微弱金属材料接近时，控制开关的通或断。
[0031]请参阅附图1，为本发明实施例公开的一种微金属涡流式接近开关传感器结构示意图。本发明实施例公开了一种微金属涡流式接近开关传感器，包括:接近敏感元件101 ；与所述接近敏感元件101相连,控制所述接近敏感元件101灵敏度的灵敏度电路102和产生闻频磁场的闻频振荡电路103 ;与所述闻频振荡电路103相连，进行开关输出的输出开关电路104 ;与所述输出开关电路104相连，进行工作指示的输出指示电路105。
[0032]请参阅附图2，为本发明实施例公开的一种微金属涡流式接近开关传感器的内部电路结构示意图。上述所述接近敏感元件为三线圈变压器T，包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈包括线圈ul和线圈u2,所述次级线圈包括绕在磁敏感材料上的线圈el。
[0033]本发明通过非接触传感器来透过外层盒皮纸检测新型铝箔纸中含有的微量金属，通过调节电位器灵敏度电路RP2能改变接近敏感元件变压器的磁场强度，使他具有更远检测距离和反应灵敏度，从而实现对长距离和微弱金属材料接近时，控制开关的通或断。
[0034]请参阅附图2，为本发明实施例公开的一种微金属涡流式接近开关传感器的内部电路结构示意图。具体的，所述高频振荡电路103包括开关管VT1、所述三线圈变压器T的线圈ul和u2、电容C1-C3、电阻R1-R2组成，其中，所述开关管VTl的基极经过所述电容C2与所述线圈ul的负极相连，所述开关管VTl的集电极直接与所述线圈u2的负极相连，所述开关管VTl的接地，并与所述线圈ul的正极相连，所述线圈u2的正极与所述Rl和R2的公共端相连，所述电容C3的一端与所述开关管VTl的基极相连，另一端接地，所述电容Cl两端分别与所述线圈ul和所述线圈u2的负极相连。
[0035]所述灵敏度电路102包括所述三线圈变压器T的次级线圈、电阻R9-R11、滑动变阻器RP2和电容CS组成，其中，所述电阻R9、滑动变阻器RP2和所述电阻RlO串联，并与所述电容并联，其一端与所述圈变压器T的次级线圈的负极相连，另一端与所述电阻Rll的一端相连，所述电阻Rll的另一端与所述三线圈变压器T的次级线圈的正极相连。
[0036]所述输出开关电路104包括开关管VT2、电容C4-C5以及电阻R3-R4及电阻R7组成，其中所述电容C4的一端与所述开关管VTl的集电极相连，另一端与所述开关管VT2的基极相连，所述电阻R3的一端与所述开关管VT2的基极相连，另一端接地，所述开关管VT2的发射极接地，所述开关管VT2的集电极与所述电阻R4相连，并与所述电容C5的一端相连，所述电容C5的另一端接地，所述电阻R7的一端与所述输出开关电路相连，另一端与输出电压端相连。
[0037]所述输出指示电路105包括电阻R5-R6、开关管VT3和发光二极管VDl组成，其中，所述电阻R5的一端与所述开关管VT2的集电极相连，另一端与所述开关管VT3的基极相连，所述开关管VT3的集电极经过电阻R6与所述电阻R4相连，所述开关管VT3的发射极经过所述发光二极管VDl接地。
[0038]优选的，还包括:与所述输出指示电路105相连，进行电源保护的电源保护电路106。请参阅附图2，上述所述电源保护电路106包括二极管VD2-VD3和电阻R8，其中，所述电阻R8的一端与所述二极管VD3的负极相连，所述二极管VD3的正极与12V电源相连，所述二极管VD2的正极与所述电阻R8相连，负极接地。
[0039]根据法拉第定律，高频振荡器VTl在600KHZ的频率工作，线圈ul，u2内通以一交变电流，将在接近敏感元件变压器T的前端产生交变磁场，此时灵敏度电路的次级振荡电路通过接近敏感元件由变压器T的线圈el感应高频振荡器VTl的工作频率，并跟随高频振荡器VTl的工作频率产生共振，增强了接近敏感元件变压器T前端交变磁场的强度；当被测导体置于接近敏感元件变压器T磁场范围时，导体内便产生电涡流，电涡流将使被测导体产生一个电涡流磁场，当被测导体越靠近接近敏感元件变压器T时，产生的电涡流磁场越强；根据愣次定律，电涡流磁场与接近敏感元件变压器T的磁场方向相反，反过来削弱接近敏感元件变压器T的磁场，当电涡流磁场强于接近敏感元件变压器T磁场时，将导致灵敏度电路的次级振荡电路通过接近敏感元件由变压器T的线圈el感应电涡流磁场的工作频率，并跟随电涡流磁场的工作频率产生共振，增强了电涡流磁场的强度，更加削弱了接近敏感元件变压器T前端交变磁场的强度，从而导致接近敏感元件变压器T的高频振荡器VTl线圈ul，u2的电感量、阻抗和品质因素发生变化，加速破坏了 VTl高频振荡器条件，使VTl高频振荡电路停止振荡。调节电位器灵敏度电路RP2能改变接近敏感元件变压器T前端交变磁场强度，使它具有更远检测距离和反应灵敏度，从而实现对长距离和微弱金属材料接近时，进而控制开关的通或断。
[0040]上述微金属涡流式接近开关传感器检测的具体过程为:
[0041]当无含有金属物体接近变压器T时，高频振荡器VTl输出信号使VT2导通，VT2集电极交流信号经C5，使VT2的集电极输出低电平；VT3没有偏置电压，从而使VT3截止，VD发光二极管不发光。此时灵敏度电路的次级振荡电路通过接近敏感元件由变压器T的线圈el感应高频振荡器VTl的工作频率，并跟随高频振荡器VTl的工作频率产生共振，增强了接近敏感元件变压器T前端交变磁场的强度，也增加了感应距离；当被测金属物体接近变压器T时，将导致灵敏度电路的次级振荡电路通过接近敏感元件由变压器T的线圈el感应被测金属物体上涡流工作频率，并跟随被测金属物体上涡流工作频率产生共振，更加破坏了 VTl高频振荡器条件，使VTl高频振荡电路停止振荡。VT2由于失去偏置电压而截止，VT2集电极变为高电位，从而使VT2经由R7输出高电平。VT3基集得到偏置电压，从而使VT3导通，VD发光二极管发光。当含有金属物体离开后，VTl高频振荡电路恢复振荡，VT2得到偏置电压又导通，从而输出端R7又变为低电平，VT3没有偏置电压，从而使VT3截止，VD发光二极管不发光，此时完成一次检测过程。调节电位器灵敏度电路RP2能改变接近敏感元件变压器T前端交变磁场强度，使它具有更远检测距离和反应灵敏度，从而实现对长距离和微弱金属材料接近时，进而控制开关的通或断。
[0042]具体的，请参阅附图3，为本发明实施例公开的另一种微金属涡流式接近开关传感器结构示意图。本发明实施例公开了另一种微金属涡流式接近开关传感器，具体包括:接近敏感元件101 ;与所述接近敏感元件101相连,控制所述接近敏感元件101灵敏度的灵敏度电路102和产生高频磁场的高频振荡电路103 ;与所述灵敏度电路102相连的电桥电路107 ;与所述电桥电路107相连,进行开关输出的输出开关电路104 ;与所述输出开关电路104相连，进行工作指示的输出指示电路105 ;与所述输出指示电路105相连，进行电源保护的电源保护电路106。
[0043]具体的，请参阅附图4，为本发明实施例公开的另一种微金属涡流式接近开关传感器的内部电路结构示意图。
[0044]基于上述实施例的基础上，本发明还可以采用以下实现方式:
[0045]请参阅附图5，为本发明实施例公开的一种微金属涡流式接近开关传感器的三线圈变压器及电容电阻方式的内部电路结构示意图。具体的，灵敏度电路以三线圈变压器与电容电阻方式实施。
[0046]请参阅附图6，为本发明实施例公开的一种微金属涡流式接近开关传感器的三线圈变压器及电容方式的内部电路结构示意图。具体的，灵敏度电路以三线圈变压器与电容方式实施。
[0047]请参阅附图7，为本发明实施例公开的一种微金属涡流式接近开关传感器的三线圈变压器及电阻方式的内部电路结构示意图。具体的，灵敏度电路以三线圈变压器与电阻方式实施。
[0048]综上所述:本发明公开了一种微金属涡流式接近开关传感器，包括:接近敏感元件；与所述接近敏感元件相连，控制所述接近敏感元件灵敏度的灵敏度电路和产生高频磁场的闻频振荡电路；与所述闻频振荡电路相连，进行开关输出的输出开关电路；与所述输出开关电路相连接，进行工作指示的输出指示电路。本发明通过非接触传感器来透过外层盒皮纸检测新型铝箔纸中含有的微量金属，通过调节电位器灵敏度电路RP2能改变接近敏感元件变压器的磁场强度，使他具有更远检测距离和反应灵敏度，从而实现对长距离和微弱金属材料接近时，控制开关的通或断。
[0049]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种微金属涡流式接近开关传感器，其特征在于，包括: 接近敏感元件； 与所述接近敏感元件相连，控制所述接近敏感元件灵敏度的灵敏度电路和产生高频磁场的闻频振荡电路； 与所述闻频振荡电路相连，进行开关输出的输出开关电路； 与所述输出开关电路相连接，进行工作指示的输出指示电路。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述接近敏感元件为三线圈变压器T，包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈包括线圈ul和线圈u2,所述次级线圈包括绕在磁敏感材料上的线圈el。
3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述高频振荡电路包括开关管VT1、所述三线圈变压器T的线圈ul和u2、电容C1-C3、电阻R1-R2组成，其中，所述开关管VTl的基极经过所述电容C2与所述线圈ul的负极相连，所述开关管VTl的集电极直接与所述线圈u2的负极相连，所述开关管VTl的接地，并与所述线圈ul的正极相连，所述线圈u2的正极与所述Rl和R2的公共端相连，所述电容C3的一端与所述开关管VTl的基极相连，另一端接地，所述电容Cl两端分别与所述线圈ul和所述线圈u2的负极相连。
4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述灵敏度电路包括所述三线圈变压器T的次级线圈、电阻R9-R11、滑动变阻器RP2和电容C8组成，其中，所述电阻R9、滑动变阻器RP2和所述电阻RlO串联，并与所述电容并联，其一端与所述圈变压器T的次级线圈的负极相连，另一端与所述电阻Rll的一端相连，所述电阻Rll的另一端与所述三线圈变压器T的次级线圈的正极相连。
5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述输出开关电路包括开关管VT2、电容C4-C5以及电阻R3-R4及电阻R7组成，其中，所述电容C4的一端与所述开关管VTl的集电极相连，另一端与所述开关管VT2的基极相连，所述电阻R3的一端与所述开关管VT2的基极相连，另一端接地，所述开关管VT2的发射极接地，所述开关管VT2的集电极与所述电阻R4相连，并与所述电容C5的一端相连，所述电容C5的另一端接地，所述电阻R7的一端与所述输出开关电路相连，另一端与输出电压端相连。
6.根据权利要求5所述的传感器，其特征在于，所述输出指示电路包括电阻R5-R6、开关管VT3和发光二极管VDl组成，其中，所述电阻R5的一端与所述开关管VT2的集电极相连，另一端与所述开关管VT3的基极相连，所述开关管VT3的集电极经过电阻R6与所述电阻R4相连，所述开关管VT3的发射极经过所述发光二极管VDl接地。
7.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，还包括: 与所述指示电路相连，进行电源保护的电源保护电路。
8.根据权利要求7所述的传感器，其特征在于，所述电源保护电路包括二极管VD2-VD3和电阻R8，其中，所述电阻R8的一端与所述二极管VD3的负极相连，所述二极管VD3的正极与12V电源相连，所述二极管VD2的正极与所述电阻R8相连，负极接地。
【文档编号】H03K17/945GK103475350SQ201310441512
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】谭林明 申请人:谭林明